Archivo de 30 octubre 2009

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Tipos y aplicaciones de adsorcion

octubre 30, 2009

Fisisorción [editar]

La fisisorción es la forma más simple de adsorción, y es debida a débiles fuerzas atractivas, generalmente fuerzas de Van der Waals (véase fuerzas dispersivas). Dado que estas fuerzas son omnipresentes, resulta que rápidamente cualquier superficie limpia expuesta al ambiente acumula una capa de material fisisorbido.

Quimisorción [editar]

La quimisorción ocurre cuando un enlace químico, definido en este caso como un intercambio de electrones, se forma. El grado de intercambio y lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinación. La quimisorción es particularmente importante en la catálisis heterogénea, la forma más común en la industria, donde un catalizador sólido interacciona con un flujo gaseoso, el reactivo o los reactivos, en lo que se denomina reacción en lecho fluido. La adsorción del reactivo por la superficie del catalizador crea un enlace químico, alterando la densidad electrónica alrededor de la molécula reactivo y permitiendo reacciones que normalmente no se producirían en otras circunstancias. La corrosión es un ejemplo de ello.

Aplicaciones [editar]

Una de las aplicaciones más conocidas de la adsorción en el mundo industrial, es la extracción de humedad del aire comprimido. Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de alumina activa u otros materiales con efecto de adsorción a la molécula de agua. La saturación del lecho se consigue sometiendo a presión el gas o aire, así la molécula de agua es adsorbida por la molécula del lecho, hasta su saturación. La regeneración del lecho, se consigue soltando al exterior este aire comprimido y haciendo pasar una corriente de aire presecado a través del lecho.

Lo habitual es encontrar secadores de adsorción en forma de dos columnas y mientras una adsorbe, la otra es regenerada por el mismo aire seco de la columna anterior. Este sistema se conoce como “pressure swing” o PSA

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Gráfica de la Isoterma de Langmuir para adsorción

octubre 30, 2009

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cinética de la adsorción

octubre 30, 2009

La ecuación de Langmuir o isoterma de Langmuir o ecuación de adsorción de Langmuir relaciona la adsorción de moléculas en una superficie sólida con la presión de gas o concentración de un medio que se encuentre encima de la superficie sólida a una temperatura constante. La ecuación fue determinada por Irving Langmuir en 1916. La expresión de la ecuación es la siguiente:

 \theta =\frac{\alpha \cdot P}{1+\alpha \cdot P}

donde θ o tita es la fracción de cobertura de la superficie, P es la presión del gas o su concentración, y α alpha es una constante.

La constante α es la constante de adsorción de Langmuir y es mayor cuanto mayor sea la energía de ligadura de la adsorción y cuanto menor sea la temperatura.

Esto lo ampliaré con información de un libro de cinética que tengo, ¿qué os parece?

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Definicion de adsorcion/desorcion

octubre 30, 2009

Absorción

Es una operación unitaria regida por transferencias de materia que consiste en poner en contacto un gas con líquido con el objetivo de que en él se disuelva alguno de los componentes del gas.

Desorción

Operación continua a la absorción y en ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte quedando eliminado del líquido inicial. En algunas ocasiones la desorción también se emplea para determinar la destilación súbita.

La transferencia de materia tiene lugar porque la presión parcial del componente gaseoso en la fase líquida es menor que la presión que tendría una disolución en fase líquida con ese gas. Esto se basa en la ley de Henry que nos indica la máxima solubilidad de un gas en líquido

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Equipos a Escala Industrial de Humidificación

octubre 29, 2009

Los equipos que utilizamos en la Industria para llevar a cabo la Humidificación son las llamadas Torres de Enfriamiento.

Estas torres consta de una serie de persianas y pulverizadores con el fin de que la corriente de agua se divida en pequeñas gotas, formando una especie de lluvia dentro del equipo, mojándolo por completo y favoreciendo así el optimización de la transferencia de calor y materia.

Podemos clasificarlas en tres tipos, según el modo de introducir el aire a la torre:

1. Tiro Forzado: El ventilador se encuentra instalado en la parte inferior de la torre, por lo que el aire es empujado para que fluya a través de ella. Trabaja en un modo de operación a contracorriente.

 Tiro Forzado

 

2. Tiro Inducido: El ventilador se encuentra en la parte superior de la torre, con lo cual el aire es succionado para que pase a través de la misma. También trabaja en contracorriente.

 Tiro Inducido

 

3. Tiro Natural: No existe ventilador y el flujo de aire es consecuencia únicamente de la convección natural.

tiro natural

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Evaporacion (definicion de la operacion unitaria, modificada)

octubre 28, 2009

-Definición de la operación unitaria: El objetivo de la evaporación es concentrar una solución que contenga un soluto no volátil y un solvente volátil. En la mayoría de procesos de evaporación, el solvente es el agua. La evaporación consiste en vaporizar una parte del solvente para producir una solución concentrada llamada salmuera. La diferencia entre la evaporación y el secado es que el residuo es un liquido en vez de ser un solido.
En la evaporación el producto valioso es el liquido concentrado mientras que el vapor se condesa y se desecha, por lo tanto se puedde decir que esta operación unitaria consiste en pasar de estado liquido a estado gaseoso, tras haber adquirido energia suficiente para vencer la tension superficial, la evaporacion se puede producir en cualquier temperatura, cuanto mas elevada sea la temperatu mas rapido sera este proceso, para que todo este proceso pueda producirse es necesario que toda la masa alcance el unto de ebullicion.

¿que hos parece? olle fran donde esta lo que tu medijiste de las categorias es que no la encuentro

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Humidificación (Introducción y Definición)

octubre 28, 2009

¿Nunca os habéis preguntado como funcionan los aparatos de aire acondicionado que normalmente utilizamos en casa? ¿Cómo se acondiciona el aire, que propiedades le dan o le quitan?

El acondicionamiento de aire o humidificación es la operación unitaria que tiene como objetivo modificar las condiciones de humedad y temperatura de una corriente de aire, por interacción con una corriente de agua. Se transfiere agua y energía calorífica de una a otra corriente.

Mediante la esta operación, el aire cambia de temperatura(por lo que debemos presuponer que una de las propiedades extensivas fundamentales de esta operación es la transferencia de energía en forma de calor), pero también (como el propio nombre de esta operación nos indica) humedecemos o deshumedecemos el aire, es decir, añadimos o retiramos agua (por lo que tenemos la otra propiedad extensiva fundamental, la transferencia de materia).

La mayoría de las veces que utilicemos estos conceptos de humidificación o deshumidificación será para referirnos a aire y agua.

Se podría decir que ocurre un cambio de materia y de energía a la vez, ya que existe pérdida o ganancia de calor (energía) en el agua , pero también un cambio de materia porque lo que entra es aire, pero lo que sale es vapor de agua(aire húmedo) o viceversa.

Por ejemplo, en los típicos aparatos que tenemos en casa se produce una deshumidificación, ya que retiran el vapor de agua del aire y aparte pues también lo cambian de temperatura.

En la Industria, siempre que queramos eliminar fácilmente calor de una corriente de flujo (enfriarla), nos será más facil utilizar está operación de humidificación (si no nos importa que este calor se pierda) y no otra, como por ejemplo un intercambiador.

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Evaporacion (definicion de la operacion unitaria)

octubre 27, 2009

-Definición de la operación unitaria: El objetivo de la evaporación es concentrar una solución que contenga un soluto no volátil y un solvente volátil. En la mayoría de procesos de evaporación, el solvente es el agua. La evaporación consiste en vaporizar una parte del solvente para producir una solución concentrada de licor espeso. La diferencia entre la evaporación y el secado es que el residuo es un liquido en vez de ser un solido.
En la evaporación el producto valioso es el liquido concentrado mientras que el vapor se condesa y se desecha. Pero existen casos que ocurre lo contrario. Una fin que se le puede dar a esta operación unitaria es la convertir el agua del mar en agua potable.

¿Que os parece?¿que tengo que cambiar?

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Información de Adsorción

octubre 25, 2009

He encontrado esto que esta bastante completo, aunque sólo con carbón activo

Adsorción / Carbón activo

Adsorción con carbón activo

La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para eliminar una sustancia soluble del agua. En este proceso el carbón activo es el sólido. El carbón activo se produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 – 1500 m 2 /g). Esta superficie interna grande hace que el carbón tenga una adsorción ideal. El carbón activo viene en dos variaciones: Carbón activado en polvo (PAC) y carbón activado granular (GAC). La versión de GAC se utiliza sobre todo en el tratamiento de aguas, puede fijar las siguientes sustancias solubles por adsorción:

  • Adsorción de sustancias no polares como:
    • Aceite mineral
    • BTEX
    • Poli-hidrocarburos aromáticos (PACs)
    • (Cloruro) Fenol
  • Adsorción de sustancias halogenadas: I, Br, Cl, H y F
  • Olor
  • Sabor
  • Levaduras
  • Varios productos de fermentación
  • Sustancias no polares (no solubles en agua)

El carbón activo se usa por ejemplo en los siguientes procesos:

  • Depuración de agua subterránea
  • Decloración del agua
  • Depuración de aguas para piscinas
  • Refinamiento de las aguas residuales tratadas

Descripción del proceso:

El agua es bombeada dentro de una columna que contiene el carbón activo, este agua deja la columna a través de un sistema de drenaje. La actividad del carbón activo de la columna depende de la temperatura y de la naturaleza de las sustancias. El agua pasa a través de la columna constantemente, con lo que produce una acumulación de sustancias en el filtro. Por esa razón el filtro necesita ser sustituído periódicamente. Un filtro usado se puede regenerar de diversas maneras, el carbón granular puede ser regenerado fácilmente oxidando la materia orgánica. La eficacia del carbón activo disminuye en un 5-10% tras cada regeneración (1). Una parte pequeña del carbón activo se destruye durante el proceso de la regeneración y debe ser sustituída. Si usted trabaja con diversas columnas en serie, puede estar seguro de que no tendrá un agotamiento total de su sistema de purificación.

Descripción de la adsorción:

Las moléculas en fase de gas o de líquido serán unidas físicamente a una superficie, en este caso la superficie es de carbón activo. El proceso de la adsorción ocurre en tres pasos:

  • Macro transporte: Movimiento del material orgánico a través del sistema de macro-poros del carbón activo (macro-poros > 50nm)
  • Micro transporte: Movimiento del material orgánico a través del sistema de micro-poros del carbón activo (microporo < 2nm; meso-poro 2-50nm)
  • Absorción: Adhesión física del material orgánico a la superficie del carbón activo en los meso-poros y micro-poros del carbón activo

El nivel de actividad de la adsorción depende de la concentración de la sustancia en el agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar (= soluble en agua) no puede ser eliminada o es malamente eliminada por el carbón activo, una sustancia no polar puede ser totalmente eliminada por el carbón activo. Cada clase de carbón tiene su propia isoterma de adsorción (véase la figura 1) y en el campo del tratamiento de aguas esta isoterma viene definida por la función de Freundlich.

Función de Freundlich:

x/m = sustancia adsorbida por gramo de carbón activo
Ce = diferencia de concentración (entre antes y después)
Kf, n = constantes específicas

La segunda curva del carbón activo (figura 2) muestra el agotamiento del filtro. Normalmente nosotros colocamos las unidades depuradoras-UV después de la columna de carbón activo.

¿Cuál es la diferencia entre adsorción y absorción?

Cuando una sustancia se adhiere a una superficie se habla de adsorción, es este caso, la sustancia se adhiere a la superficie interna del carbón activo. Cuando la sustancia es absorvida en un medio diferente esto es llamado absorción. Cuando un gas es atraído dentro de una solución se habla de absorción.

Bron: http://www.aapspharmscitech.org/scientificjournals/pharmscitech/volume2issue1/056/manuscript.htm Figura 1 :se ve la adsorción isotérmica específica para el carbón activo. En el eje horizontal se encuentra la concentración, y en el eje vertical la cantidad necesaria de carbón. Usted puede utilizar este tipo de gráficos para optimizar su columna.Fuente figura 1: http://www.aapspharmscitech.org/scientificjournals/
pharmscitech/volume2issue1/056/manuscript.htm
   
Figura 2: nos muestra el agotamiento durante el uso de su columna. En el punto C3 la columna empieza a romper en el punto mas bajo y cerca del punto C4 su columna ya no purifica. Entre el punto C3 y C4 usted necesita regenerar la columna.Fuente figura 2: http://www.activated-carbon.com

Factores que influyen en la adsorción de compuestos presentes en el agua:

  • El tipo de compuesto que desee ser eliminado. Los compuestos con elevado peso molecular y baja solubilidad se absorben más fácilmente.

  • La concentración del compuesto que desea ser eliminado. Cuanto más alta sea la concentración, más carbón se necesitará.

  • Presencia de otros compuestos orgánicos que competirán con otros compuestos por los lugares de adsorción disponibles.

  • El pH del agua. Por ejemplo, los compuestos ácidos se eliminan más fácilmente a pHs bajos.

Según esto podemos clasificar algunos compuestos según su probabilidad de ser eficazmente adsorbidos por el carbón activo en el agua:

1.- Compuestos con muy alta probabilidad de ser eliminados por el carbón activo:

2,4-D

Deisopropiltatracina

Linuron

Alacloro

Desetilatracina

Malation

Aldrin

Demeton-O

MCPA

Antraceno

Di-n-butilftalato

Mecoprop

Atracina

1,2-Diclorobenceno

Metazaclor

Azinfos-etil

1,3-Diclorobenceno

2-Metil bencenamina

Bentazona

1,4-Diclorobenceno

Metil naftaleno

Bifenil

2,4-Diclorocresol

2-Metilbutano

2,2-Bipiridina

2,5-Diclorofenol

Monuron

Bis(2-Etilhexil) Ftalato

3,6-Diclorofenol

Naftaleno

Bromacil

2,4-Diclorofenoxi

Nitrobenceno

Bromodiclorometano

Dieldrin

m-Nitrofenol

p-Bromofenol

Dietilftalato

o-Nitrofenol

Butilbenceno

2,4-Dinitrocresol

p-Nitrofenol

Hipoclorito de calcio

2,4-Dinitrotolueno

Ozono

Carbofurano

2,6-Dinitrotolueno

Paration

Cloro

Diuron

Pentaclorofenol

Dióxido de cloro

Endosulfan

Propacina

Clorobenceno

Endrin

Simacina

4-Cloro-2-nitrotolueno

Etilbenceno

Terbutrin

2-Clorofenol

Hezaclorobenceno

Tetracloroetileno

Clorotolueno

Hezaclorobutadieno

Triclopir

Criseno

Hexano

1,3,5-Trimetilbenceno

m-Cresol

Isodrin

m-Xileno

Cinacina

Isooctano

o-Xileno

Ciclohexano

Isoproturon

p-Xileno

DDT

Lindano

2,4-Xilenol

2.- Compuestos con alta probabilidad de ser eliminados por el carbón activo:

Anilina

Dibromo-3-cloropropano

1-Pentanol

Benceno

Dibromoclorometano

Fenol

Alcohol bencílico

1,1-Dicloroetileno

Fenilalanina

Ácido benzoico

cis-1,2- Dicloroetileno

Ácido o-ftálico

Bis(2-cloroetil) éter

trans-1,2- Dicloroetileno

Estireno

Bromodiclorometano

1,2-Dicloropropano

1,1,2,2-Tetracloroetano

Bromoformo

Etileno

Tolueno

Tetracloruro de carbono

Hidroquinona

1,1,1-Tricloroetano

1-Cloropropano

Metil Isobutil Ketona

Tricloroetileno

Clorotoluron

4-Metilbencenamina

Acetato de vinilo

3.- Compuestos con probabilidad moderada de ser eliminados por el carbón activo*:

Ácido acético

Dimetoato

Metionina

Acrilamida

Etil acetato

Metil-tert-butil éter

Cloroetano

Etil éter

Meti etil ketona

Cloroformo

Freón 11

Piridina

1,1-Dicloroetano

Freón 113

1,1,2-Tricloroetano

1,2-Dicloroetano

Freón 12

Cloruro de vinilo

1,3-Dicloropropeno

Glifosato

 

Dikegulac

Imazipur

 

*(Para estos compuestos el carbón activo es una tecnología efectiva solo en ciertos casos).

4.- Compuestos para cuya eliminación no es probable que el carbón activo sea efectivo. Sin embargo sí lo es en ciertos casos en los que el flujo o la concentración del compuesto son muy bajos:

Acetona

Cloruro de metileno

Acetonitrilo

1-Propanol

Acrilonitrilo

Propionitrilo

Dimetilformaldehido

Propileno

1,4-Dioxano

Tetrahidrofurano

Isopropil alcohol

Urea

Cloruro de metilo

 

Factores que influyen en la adsorción de compuestos presentes en el aire:

  • El tipo de compuesto que desea ser eliminado: En general los compuestos de alto peso molecular, baja presión de vapor/alto punto de ebullición y alto índice de refracción son mejor adsorbidos.

  • La concentración: Cuanto mayor sea la concentración, mayor será el consumo de carbón.

  • La temperatura: Cuanto más baja sea la temperatura, mejor será la capacidad de adsorción.

  • Presión: Cuanto mayor sea la presión, mayor será la capacidad de adsorción.

  • Humedad: Cuanto más baja sea la humedad, mayor será la capacidad de adsorción.

Si desea saber si cierto compuesto puede ser eliminado del aire con carbón activo, por favor póngase en contacto con nosotros.

Más información acerca de la regeneración del carbón activo.

1) fuente: Wastewater Engineering; Metcalf & Eddy; tercera edicion; 1991; página 317

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